专利名称：低温深冷混合动力气动汽车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种混合动力道路运输工具. 背景技术，.石油、煤^A—次性不可再生的矿物能源，形成它要经过几千年、上亿年的时间:近两个世纪，人类^K开发利用石油，JUH内燃机汽车，使人类进入了工业化、现代化社会，同时也产生了全球关注的 能源枯竭和环境污染，为此人类社会已经付出了巨大的代价，影响了 社会的发展。罔此开发洁净的可再生能源的环保生态电动汽车已成为人类^t会的共识.肖前由于开发电动汽车i^存在技术难度高、制造成 本高、续駛里程短、没有符合电动汽车技术性能的电动机(发动机) 和电池(能量源)，所以开发以电能支持的新型低温深冷混合动力气动 汽车已成为人类社会的紧迫课趙.发明内容本实用新型的目的在于提供一种低温深冷混合动力气动汽车.该 低温深冷混合动力气动汽车(混合动力气动车)是以电能分別转換成液态氣(低温冷量)为该车补充燃料，同时为该车电池充电为能量源 (能源)，以液氣发动机(冷量膨胀机、冷U动机)与电机(电动机 /发电机)为动力源，逋过动力组合器(行星齿轮机构)，由人工控制 高效率将能量源转化成车身的动能，是实现清洁、环保、安全、节能 的新型道i^运输工具。结合附困1,本实用新型解决其技术问趙所采用的技术方案是 由冷量膨胀机l、 ^il蒸发器2、高速蒸发器3、离合器4、轴制动器 5、液态氣贮栅6通过管道、M分別连成一体組成液氮发动机(冷气 驱动装置)与电机8、电机轴制动器IO、电子控制器9、,电池组ll 通过电珞、；Mfclj^—体組咸电力电子堪动装里，再经动力組合器7、 差速器、半轴、车,it^L械(轴)^A—体，组成车身动力駔动装 置，通过上迷各部分分別由机减、电路、管道、轴经it^MU^接、电子联接、电力联接、热联接构成低温深冷混合动力气动汽车。按照上迷装置，首先使冷流体液态氣吸收了热流体空气放出的热 量而被复热到接近大气的温度，即热流体放出热量，冷流体吸收热量， 热流体放出的热量应等于它所减少的能量，冷流体吸收的热量应等于 它所增加的能量，冷流体能量的增加应等于热流体能量的减少，它们之间没有功量的交換.即由液态氣沐点77.36k复热到接近大气的温度 288k,即温度越高氮气分子的动能越大，氮气分子的位能也就越大， 温廑^^低氣气分子的动能也就越小.同时氮W力由0.101Mpa升高 到10.1Mpa，即氨气JNi体积3^L扩大达到液态时的646倍，即氣气 的体积表示氣气中分子之间位能的大小，体积越大分子之间距离越大， 氮气分子的位能也就越大，当氮气(工质气体)^AJ8^胀机(冷W 动机)时压力高、体积小分子间距离小，当通itJil^旋转工作轮一 定形状的流道时，根振气流动量矩变化規律，动量矩发生改变，消耗 氮气本身的内能，氮气洽值降^^膨l^内膨胀而做功输出^t功率。按照上述装置，由人工控制将直流电源(电池)功率，经位置传 感器、逆变器、控制器组成的自同步式或自控式变頻月步电路与功率 逻辑开关构成的換相电路；由位置传感器检測转子磁极的位罝信号， 控制器对转子位置倌号进行罗辑处理，产生相应的开关信号，开关信 号以一定的逻辑关系分配给电机本体定子电柩各相绕組，使电M入 交流方波电流(矩形脉冲波)在电机中产生梯形波的磁场分布和梯形 波的感应电动势.同时采用离散转子位置反馈信号控制換向，无需坐 标变換，使电机定子电枢绕组产生的磁场磁动势与转子中的转子磁场 磁动势在空间始^HM^(X/2)rad电角度，产生电柩转矩输出M功 率。按照上述设置，为了实现车辆的串联、并联或M以及复合式的 多种混合驾lfc溪式，液氣发动机与电机之间以及差速器、半轴、牟轮 之间必须进行机械链接,联接装置为动力組合器-行星齿轮机构,其中， 中心轮与液氣发动机4Ma连，齿鷉与电机柚相连，杼星架通过差速器 与半轴、车轮相连組成混合动力駔动装置。驱动装置把串联和并联混 合駔动结合成一体，经人工调整控制可以实现并联到串联驱动的转换， 即由液氣发动机单独驱动或电机单独駆动，以及液氨发动机与电机混 合驱动.在混合驱动时具有并联壤动和串联驱动时的特点，即液氣发动机能独立工作于最小^区，由于采用了行星齿轮机构，当节气岡(控制阀)全开车辆加速行驶时，液氮发动机和电机同时工作提供车 辆所需动力，f辆在等速行欲时，液氣发动机工作于最小气耗状态，电机也同时工作并通过行星齿轮机构减速，此时液氮发动;M1供最小 转矩和最小功率，车辆所需的动力由电机提供.通过人工调节控制在保证车辆正常行驶下实现液态氣和电能消耗 量保持最小，对于反复工况法循环行驶棋式，电池能量水平同循环开 始和结束时相同.对转矩和转向(或倒车)是道过控制电机实现，电池提供给电机的能量用于车辆的加速和等速法工况行軟a再生制动时，通过分离离合器制动中心轮，行星齿轮机构的自由 度减少到一个，电机工作于发电机棋式，制动能转化为电能给电池充 电，车辆在^^Mf皲时，只有发动机工作，电机关闭，行星齿轮M的齿鹏被锁定，行星齿轮机构的自由度减少到一个./ 有益效果混合动力气动车具有低溪緣色燃料、安全、环保、节能、高效， 只排放纯净无害氣气，无度热。附.困说明闺1是本实用新型实施例1结构原理闺.困2 4_本实用新型冷量膨1^ 1结构原理困. 困3是本实用新型离速蒸发器3结构原理田. 困4是本实用新型离速蒸发器3， A点局部放大困， 困5是本实用新型液态氣贮橫6结构原理困. 图6是本实用新型电机8錄构原理困， 图7是本实用新蹇电予控制審9电路原理赒。
闺8是本实用新型动力組合器7结构原理闺.具体实施方式
结合附困2，冷量膨H^ 1在外壳中由两个凸出部分彼此交错， 一个顺时针方向旋转，另一个逆时针方向旋转的转子组成双转子型客 积式冷气膨胀机，外壳有一个氣气进口， 一个氩气出口.在困1中，HS3i蒸发器2为列管式通用气-气热交換器.结合附困3，高速蒸发器3由废气(氣气)涡轮增压器与列管式 气-气热交換器组成，通过管道将废气涡轮增压器空气出口与列管式气 -气热交換器空气进口连成一体。闺4是离速蒸发器3中列管式气-气热交換器内装置的波故管局部 放大困。在困1中，离合器4为电动汽车通用离合器， 在困l中，轴制动審5为电动汽车通用轴制动器。 结合附困5，液态氣贮橫6由卧式 筒形外壳，两端半球形封头， 中部与垂直W筒形开口平顶进出口相连；圃筒形内胆，两端半球形封 头，中部与垂直圃辨形开口平顶进出口相连；外壳与内胆之间为多层 绝热^高真空状态，外壳与内IS^间进出口顶部由'绝热树脂密封， 顶部圃形活动绝热树脂顶盖有进液管、排气管，下部通过绝热管遣与 低温液氮柱塞泵进口相连。通过管道将低温液氣柱塞泵出口与m蒸发器进口 ， tol蒸发器 出口与,高速蒸发器氣气进口 ，高速蒸发器氣气出口经控制阀与冷量膨 胀机氣气进口分別连成一体；通过轴将冷量膨胀机动力输出端与离合器动力输入端，离合器动力输出端与轴制动器动力输入端，轴制动器动力输出端与动力組合器气动动力输入端分別连成一体；通过管道将 冷量膨胀机氮气出口与髙速蒸发器废气涡轮增压器氣气进口连成一 体，通过上迷各部分通过管道、机械(轴)分別连成一体組成液氣发 动机(冷气駔瑜装里)，餘合附困6,电机8由定于电柩、^Ut转子通it^卜壳、袖、位置
传感器构成的电机本体与电于換向开关电路组成未磁无刷直流电机(电动积J发电机)，其中电机本体由一定磁^D寸数的^M4体转子与一个多相的定子电枢绕组构成，转子是将瓦片状的^uft体貼在转子外表面，或将永it体内嵌到转子铁心中，定子上开有齿槽，齿槽数是转子 极数和相数的筆数倍，定子电枢绕組为开启式或闭合式固定在定子铁心齿槽内，定于电;ffiL铁心由^^钢片叠压而成，定子电柩绕组的端头与 相应的电子开，电路相连接，定子电枢绕组采用分数橫绕組，具有多种接线方式 位置传感器是一种无;Mll接触检测转子磁极位置的，由传感器转 子与传感器定子組成的装置，其中传感器转子闺定于电机轴上连成一 体同轴旋转，传感器定子安置在定子外壳中，并检测提供转子磁极位 罝信号，按照一定的逻辑关系去触发电子換向开关电路.位置传感器 分为电磁式位里传感器、光电式位置传感器、霍尔式位置传感器。在困i中，电机轴制动器io为电动汽车通用电机轴制动器。结合附困7，在电子控制器9中电子換向开关电珞是由适当数量的半导体功率原件組成的功率逻辑开关单元与位置传感器信号处理单元，并与相应的定子电柩绕組相连接，由位置传感器所产生的倌号经过一定逻辑处理后去触发、控制各功率半导体元件(逻辑开关单无)的导通与截止，去控制定子电柩各相绕組导通的順序与时间，将电源 的功率以一定逻辑关系分配给电机定子电枢各相绕組，产生持续不断的转矩，输出城功率.在困1中，蓄电池组11为阀控铅酸蓄电池或高压镍氣蓄电池。通过轴将电机动力输出端与电机轴制动器动力输入端，电机轴制动器动力输出端与动力组合器电动动力榆入端分别连成一体；通过上述各部^HtifcWft (轴)、电路分別连成一体组成电力电子駔动装置.结合附闺8,在动力组合器7中，由液氮发动机动力搶入轴、电 机动力输入轴、中心齿轮、行星啬轮、行星齿耠架、齿圃、动力输出 驱动轴、外壳組成两自由度单层行星齿轮机构.液氣it动M过离合器、轴制动器带动軒-星齿轮机构的中心轮转
动，然后通过行星齿轮和行星齿轮架带动动力输出驱动轴、驱动桥、 半轴驱动车轮与车身行驶，此时行星齿轮机构的齿圃被驱动电机的轴制动器锁定.驱动电M过轴制动器带动行星齿轮机构的齿鹏转动， 然后通过行星齿轮和行星齿轮架带动驱动桥、半轴、车轮驱动车辆行 驶。此时行星聿轮机构的中心轮被駔动电机的轴制动器锁定。由于液 氮发动机轴制考器与电机轴制动器的作用，电机的发电^溪式和电动 M式的转换只能独立进行駔动而不能叠加。再生制动^轴制动器使中心轮固定，由行星齿轮、行星齿轮架和 齿圃带动駔动电机转換成发电M式发电，回收再生制动的能量.通过轴将动力组合器动力输出端与駔动桥、半轴、车轮分別连成 一体，通过上迷各部分分别经机械(轴)连成一体組成车身动力驱动 装置，通过上迷各部分装里分别与车身连成一体，构成低温深冷混合 动力气动汽车。实施例l，以商用混合动力气动车(出租车)为例，其主要技术^!t设计如下最高时速120公里(km)，最远航程( 一次加注燃料续驶里程) 混合工况法400公里(km )， 0~90km/h加速时间9s，最大坡度60%， 燃料加注时间30mm，燃料液态氣(N2)、电能。配置全球定位系统(CPS)，驾駛员信息中心(DIC)，车辆电 子装置中心(VEC)，人工智能控制器(AI)，能量管理系统(EMS)， 电池管.理系统(BMS)，气象信息系统，车栽通迅系统，电子地困， 行人被动式安全保护系统，防撞雷达，珞面探測器，车-车间距探測器， CAN总线，电热变温坐椅，安全气囊(SRS)，车轮防抱死制动系统 (ABS )。
权利要求1.低温深冷混合动力气动汽车，由冷量膨胀机(l)、低速蒸发器(2)、高速蒸发器(3)、离合器(4)、轴制动器(5)、液态氣贮橫(6) 通过管道、^Nl分別连成一体組成液氣发动机与电机(8)、电机轴制 动器(10)、电'子控制器(9)、蓄电池組(ll)通过电路、机械连成一 体组成电力电予驱动装置，经动力组合器(7)、差速器、半釉、车轮 通过机械连成一体组成车身动力驱动装置，通过上迷各部分分別由机 械、电珞、管道、轴经itWi^接、电子联接、电力联接、热^i接构 成低温深冷混合动力气动汽车，其特征是通过管道将低湿液氣柱塞 泵出口与^il蒸发器进口， M蒸发器出口与高速蒸发器氣气进口， 高速蒸发器氣气出口经控制阀与冷童膨J^氣气进口分别连成一体； 通过轴将冷量膨I^L动力输出端与离合器动力输入端，离合器动力输 出端与轴制动器动力输入端，轴制动器动力输出端与动力组合器气动 动力输入端分別连成一体；通过管道将冷量膨胀机氣气出口与高速蒸 发器废气涡轮增压器氣气进口连成一体，通过轴将电机动力输出端与 电机轴制动器动力输入端，电机轴制动器动力输出端,动力組合器电动动力输入端分別连成一体；通过轴将动力组合器动力输出端与祖动 桥、半轴、车轮分別连成一体。
专利摘要低温深冷混合动力气动汽车。该车是以电能分别转换成液态氮-低温冷量为该车补充燃料，同时为该车电池充电为能量源-能源，以液氮发动机与电机为动力源，通过动力组合器，经由底盘、车身、车轮、机械、电路分别通过电子联接、电力联接、热联接、机械联接构成低温深冷混合动力气动汽车。该车由人工控制高效率将能量源转化成车身的动能，是实现清洁、环保、安全、节能的新型道路运输工具。
文档编号B60K6/00GK201021116SQ200720093478
公开日2008年2月13日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者肖英佳 申请人:肖英佳